Mappe stellari, coordinate celesti e tempo (§)

I. Determinare le coordinate equatoriali delle seguenti stelle dalla mappa stellare:

• 1. b Orsa Maggiore,
• 2. g Orione,
• 3. in Cina.

Risposta. 1) b =11 ore, d =+620;

• 2)b =5 h 20 m, d =+60;
• 3) b =0 h 40 m, d = - 190 301

II. Trova sulla mappa stellare e dai un nome agli oggetti che hanno coordinate:

• 1) b =15 h 12 m, d = -9 0;
• 2)b =3 h 40 m, d =+48 0;

Risposta. 1) in Bilancia e 2) d Perseo.

III. Trova sulla mappa stellare le tre stelle più luminose situate a non più di 10 0 dall'eclittica e con ascensione retta dalle 10:00 alle 17:00. Determina le loro coordinate equatoriali.

Risposta. b Leone (b =10h 5m, d =+120); b Vergine (b =13h 20m, d =-110); b Scorpione (b =16h 25m, d =-260).

IV. Usando PKZN, determina la declinazione e l'altitudine al culmine superiore della stella Arturo. Calcola l'altezza di questa stella usando la formula

(prendendo d dalla tabella in un libro di testo di astronomia), confronta i risultati ottenuti e indica con quale precisione le quantità richieste sono determinate dalla mappa stellare.

Risposta. Con c =570 301 troviamo dalla mappa d =+190, h =500. Utilizzando la formula otteniamo: h =510.571 (con d =190.271).

Composizione del sistema solare (§)

I. Avendo appreso dal calendario astronomico scolastico le coordinate dei pianeti osservati oggi (in questo momento tempo), tracciano le loro posizioni su una mappa stellare, indicano in quali costellazioni questi pianeti sono visibili.

• · Utilizzando una mappa in movimento, indica in quali costellazioni sono visibili questi pianeti.
• · Utilizzando una mappa stellare in movimento, determina quali di questi pianeti sono osservati oggi alle 22:00 e in quale parte del cielo.
• · Determinare i tempi di alba e tramonto di questi pianeti oggi e calcolare la durata della loro visibilità.
• · Dopo aver appreso dal calendario astronomico scolastico le coordinate dei pianeti osservati nel mezzo di due mesi adiacenti, tracciare le loro posizioni sulla mappa stellare e, dopo aver determinato la direzione del movimento tra le stelle utilizzando un cerchio sopra la testa, indicare se ciascuno di questi i pianeti si muovono avanti o indietro.

(Nota: indipendentemente dalla data, il cerchio sovrapposto deve essere posizionato in modo che il percorso del pianeta sia sopra l'orizzonte. Se il pianeta si muove da ovest a est, il suo movimento è diretto.)

Indietro avanti

Attenzione! Le anteprime delle diapositive sono solo a scopo informativo e potrebbero non rappresentare tutte le funzionalità della presentazione. Se siete interessati questo lavoro, scarica la versione completa.

Lo scopo della lezione: presentare agli studenti le coordinate stellari, instillare le capacità di determinare queste coordinate su un modello della sfera celeste.

Attrezzatura: videoproiettore, modellino della sfera celeste

Durante le lezioni

Insegnante: Da tempo immemorabile, le persone si sono distinte nel cielo stellato gruppi separati stelle luminose, li unirono in costellazioni, dando loro nomi che riflettevano il modo di vivere e le peculiarità del loro pensiero. Questo è ciò che fecero gli antichi astronomi cinesi, babilonesi ed egiziani. Molti dei nomi delle costellazioni che usiamo oggi provengono da Grecia antica, dove hanno preso forma nel corso dei secoli.

Tabella 1 Cronaca dei nomi

Al Congresso dell'Unione Astronomica Internazionale nel 1922, il numero delle costellazioni fu ridotto a 88. Allo stesso tempo furono stabiliti gli attuali confini tra loro.

Merita una menzione speciale. Che la vicinanza delle stelle nelle costellazioni sia evidente, è come le vede un osservatore dalla Terra. In effetti, le stelle restano l'una dietro l'altra a grandi distanze, e per noi la loro visibilità è, per così dire, proiettata su sfera celeste- una palla immaginaria trasparente, al centro della quale si trova la Terra (osservatore), sulla cui superficie sono proiettati tutti i luminari così come l'osservatore li vede in un certo momento nel tempo da un certo punto nello spazio. Presentazione

Inoltre, le stelle nelle costellazioni sono diverse; differiscono per dimensione apparente e luce. Le stelle più luminose nelle costellazioni sono designate da lettere dell'alfabeto greco in ordine decrescente (a, b, g, d, e, ecc.) di luminosità.

Questa tradizione fu introdotta da Alessandro Piccolomini (1508–1578) e consolidata da Johann Bayer (1572–1625).

Quindi John Flamsteed (1646–1719) all'interno di ciascuna costellazione designò le stelle con un numero di serie (ad esempio, la stella 61 Cygni). Indicano le stelle con luminosità variabile con lettere latine: R, S, Z, RR, RZ, AA.

Ora vedremo come viene determinata la posizione dei luminari nel cielo.

Immaginiamo il cielo sotto forma di un globo gigante di raggio arbitrario, al centro del quale si trova l'osservatore.

Tuttavia, il fatto che alcuni luminari siano più vicini a noi, mentre altri sono più lontani, non salta all'occhio. Pertanto, supponiamo che tutte le stelle siano alla stessa distanza dall'osservatore, sulla superficie sfera celeste. Presentazione

Poiché le stelle cambiano posizione durante il giorno, possiamo concludere sulla rotazione quotidiana della sfera celeste (questo è spiegato dalla rotazione della Terra attorno al suo asse). La sfera celeste ruota attorno ad un certo asse PP` da est a ovest. L'asse di rotazione apparente della sfera è l'asse del mondo. Coincide con l'asse terrestre o è parallelo ad esso. L’asse del mondo interseca la sfera celeste nei punti P – polo nord celeste e P`- Polo Sud pace. Da vicino Polo Nord La stella polare (un'Orsa Minore) si trova nel mondo. Usando un filo a piombo, determiniamo la verticale e la rappresentiamo nel disegno. Presentazione

Questa retta si chiama ZZ` filo a piombo. Z- zenit, Z`- nadir. Attraverso il punto O - l'intersezione del filo a piombo e l'asse del mondo - tracciamo una linea retta perpendicolare a ZZ`. Questo è NS- linea di mezzogiorno(N- nord, S - Sud). Gli oggetti illuminati dal Sole a mezzogiorno proiettano un'ombra nella direzione lungo questa linea.

Due piani reciprocamente perpendicolari si intersecano lungo la linea di mezzogiorno. Un piano perpendicolare ad un filo a piombo che interseca la sfera celeste in un cerchio massimo è vero orizzonte. Presentazione

Si chiama il piano perpendicolare all'orizzonte vero passante per i punti Z e Z` meridiano celeste.

Abbiamo disegnato tutti i piani necessari, ora introduciamo un altro concetto. Posizioniamo arbitrariamente una stella sulla superficie della sfera celeste M, tracciare attraverso i punti Z e Z` e M grande semicerchio. Questo - cerchio di altezza O verticale

La posizione istantanea della stella rispetto all'orizzonte e al meridiano celeste è determinata da due coordinate: altezza(mano azimut(UN). Queste coordinate sono chiamate orizzontale.

L'altitudine del luminare è la distanza angolare dall'orizzonte, misurata in gradi, minuti, secondi d'arco compresi tra 0° e 90°. Di più altezza sostituita da una coordinata equivalente – z – distanza zenitale.

La seconda coordinata nel sistema orizzontale A è la distanza angolare della verticale del luminare dal punto sud. Definito in gradi minuti e secondi da 0° a 360°.

Nota come cambiano le coordinate orizzontali. Leggero M durante il giorno descrive su sfera celeste il parallelo quotidiano è un cerchio della sfera celeste, il cui piano è perpendicolare asse mundi.

<Отработка навыка определения горизонтальных координат на небесной сфере. Самостоятельная работа учащихся>

Quando una stella si muove lungo il parallelo giornaliero, viene chiamato il punto di ascesa più alto climax superiore. Muovendosi sotto l'orizzonte, il luminare finirà in un punto, che sarà un punto climax inferiore. Presentazione

Se consideriamo il percorso della stella che abbiamo scelto, possiamo vedere che sta sorgendo e tramontando, ma ci sono luminari che non tramontano e che non aumentano. (Qui - rispetto all'orizzonte reale.)

Consideriamo il cambiamento nell'aspetto del cielo stellato durante tutto l'anno. Questi cambiamenti non sono così evidenti per la maggior parte delle stelle, ma si verificano. C'è una stella la cui posizione cambia in modo abbastanza drammatico, questo è il Sole.

Se disegniamo un piano passante per il centro della sfera celeste e perpendicolare all'asse del mondo PP`, allora questo piano intersecherà la sfera celeste in un cerchio massimo. Questo cerchio si chiama equatore celeste. Presentazione

Questo equatore celeste interseca l'orizzonte vero in due punti: est (E) e ovest (W). Tutti i paralleli giornalieri si trovano paralleli all'equatore.

Ora disegniamo un cerchio che passa attraverso i poli del mondo e la stella osservata. Il risultato è un cerchio: un cerchio di declinazione. La distanza angolare del luminare dal piano dell'equatore celeste, misurata lungo il cerchio di declinazione, si chiama declinazione del luminare (d). La declinazione è espressa in gradi, minuti e secondi. Poiché l'equatore celeste divide la sfera celeste in due emisferi (settentrionale e meridionale), la declinazione delle stelle nell'emisfero settentrionale può variare da 0° a 90°, e nell'emisfero meridionale - da 0° a -90°.

La declinazione del luminare è una delle cosiddette coordinate equatoriali.

La seconda coordinata in questo sistema è ascensione retta (a).È simile alla longitudine geografica. Si conta l'ascensione retta punti equinozio di primavera(G). Il Sole appare all'equinozio di primavera il 21 marzo. L'ascensione retta si misura lungo l'equatore celeste in senso opposto alla rotazione giornaliera della sfera celeste. Presentazione. L'ascensione retta è espressa in ore, minuti e secondi di tempo (da 0° a 24 ore) oppure in gradi, minuti e secondi d'arco (da 0° a 360°). Poiché la posizione delle stelle rispetto all'equatore non cambia quando la sfera celeste si sposta, le coordinate equatoriali vengono utilizzate per creare mappe, atlanti e cataloghi.

Fin dall'antichità si è notato che il Sole si muove tra le stelle e descrive cerchio completo in un anno. Gli antichi greci chiamavano questo cerchio eclittica, che è stato conservato in astronomia fino ad oggi. Eclittica inclinato rispetto al piano dell'equatore celeste con un angolo di 23°27` e interseca con l'equatore celeste in due punti: l'equinozio di primavera (g) e l'equinozio d'autunno (W). Il Sole percorre l'intera eclittica in un anno; percorre 1° al giorno.

Vengono chiamate le costellazioni attraverso le quali passa l'eclittica zodiaco. Ogni mese il Sole si sposta da una costellazione all'altra. È praticamente impossibile vedere la costellazione in cui si trova il Sole a mezzogiorno, poiché oscura la luce delle stelle. Pertanto, in pratica, a mezzanotte osserviamo la costellazione zodiacale, che è la più alta sopra l'orizzonte, e da essa determiniamo la costellazione in cui si trova il Sole a mezzogiorno (Figura n. 14 del libro di testo Astronomia 11).

Non dovremmo dimenticare che il movimento annuale del Sole lungo l'eclittica è un riflesso del movimento effettivo della Terra attorno al Sole.

Consideriamo la posizione del Sole su un modello della sfera celeste e determiniamo le sue coordinate rispetto all'equatore celeste (ripetizione).

<Отработка навыка определения экваториальных координат на небесной сфере. Самостоятельная работа учащихся>

Compiti a casa.

1. Conoscere il contenuto del paragrafo 116 del libro di testo Physics-11
2. Conoscere il contenuto dei paragrafi 3, 4 del libro di testo Astronomia -11
3. Preparare materiale sull'argomento "Costellazioni zodiacali"

Letteratura.

1. E.P. Levitan Astronomia 11° grado – Illuminismo, 2004
2. G.Ya. Myakishev e altri. Fisica 11° grado - Illuminismo, 2010
3. Enciclopedia per bambini Astronomia - ROSMEN, 2000

Come posso trovare la mia stella?

Oltre alla mappa stellare ci sono molte altre opzioni per trovare le stelle. Soprattutto per te, OSR ha sviluppato diverse applicazioni uniche per la ricerca comoda e divertente delle stelle: queste sono applicazione mobile OSR Star Finder e app browser One Million Stars.

In questo articolo descriveremo in dettaglio come utilizzare diverse applicazioni per trovare una stella per nome e coordinate RA 13h03m33.35 -49°31'38.1” dic 4.83 mag Cen.

Tutto sulle coordinate

• Abbreviazione RA significa “Ascensione Retta”; "dec" significa "declinazione". Questi valori sono simili a latitudine e longitudine, ma si riferiscono alle coordinate celesti.
• Magg significa “magnitudine stellare” (magnitudine inglese) e caratterizza la luminosità di una stella. Le stelle luminose che raggiungono la magnitudine 6,5 possono essere viste ad occhio nudo. Con il binocolo puoi vedere stelle fino a 10 unità di magnitudine. Per vedere le stelle con magnitudini maggiori, avrai bisogno di un telescopio amatoriale.
• Cen, in questo caso significa "Centaurus" - questa è una delle 88 costellazioni nel cielo. Sapere in quale costellazione si trova la tua stella renderà più facile trovarla.

Applicazione OSR Star Finder

L'app OSR Star Finder semplifica la ricerca di una stella nel cielo notturno. Per fare ciò basta inserire il codice OSR e puntare il telefono verso il cielo. Se la stella non è visibile, allora ti trovi nell'altro emisfero. In questo caso, l'applicazione ti aiuterà a determinare quando la stella diventerà visibile e ti mostrerà anche da dove sarà visibile in un dato momento.

Google Earth

Per trovare una stella usando applicazione gratuita Google Earth, Segui questi passi:

1. Nel pannello superiore, punta sull'icona "Pianeta" e seleziona "Cielo" dall'elenco a discesa
2. A sinistra nella finestra di ricerca, inserisci le coordinate della stella nel seguente formato: 13:03:33.35 -49:31:38.1. Questa informazione è estratta dalle coordinate RA 13h03m33.35 -49°31’38.1” dec 4.83 mag Cen

Puoi trovare una stella anche tramite Google Sky dalla tua pagina personale

La cupola stellare per un osservatore terrestre è in rotazione continua. Se, essendo nell'emisfero settentrionale del pianeta, in una notte senza luna e senza nuvole, guardi abbastanza a lungo la parte settentrionale del cielo, diventerà evidente che l'intera dispersione di diamanti delle stelle ruota attorno a una stella fioca poco appariscente (dicono solo gli ignoranti che la stella polare è la più luminosa). Alcuni astri scompaiono dietro l'orizzonte nella parte occidentale del cielo, altri prendono il loro posto.

La giostra dura fino al mattino. Ma il giorno dopo, alla stessa ora, ogni stella è di nuovo al suo posto. Le coordinate delle stelle l'una rispetto all'altra cambiano così lentamente che alle persone sembrano eterne e immobili. Non è un caso che i nostri antenati immaginassero il cielo come una cupola solida e le stelle come buchi al suo interno.

Strana stella - punto di riferimento

Molto tempo fa, i nostri antenati notarono una strana stella. La sua particolarità è l'immobilità sul pendio celeste. Sembrava librarsi in un punto sopra il bordo settentrionale dell'orizzonte. Tutti gli altri corpi celesti descrivono cerchi concentrici regolari attorno ad esso.

In quali immagini appariva questa stella nell'immaginazione degli antichi astronomi? Ad esempio, tra gli arabi era considerato un paletto d'oro conficcato nel firmamento. Attorno a questo paletto galoppa uno stallone d'oro (da noi chiamato Orsa Maggiore), legato ad esso con un lazo d'oro (la costellazione dell'Orsa Minore).

È da queste osservazioni che hanno origine le coordinate celesti. In modo del tutto naturale e logico, la stella fissa, che chiamiamo Polare, è diventata il punto di partenza per gli astronomi per determinare la posizione degli oggetti sulla sfera celeste.

A proposito, per noi residenti Emisfero nord, Sono stato molto fortunato con la bussola stellare. Per caso, tra quelle che ce ne sono una su un milione, la nostra Stella Polare si trova esattamente sulla linea dell'asse di rotazione del pianeta, grazie alla quale la posizione esatta rispetto ai punti cardinali può essere facilmente determinata ovunque nell'emisfero.

Coordinate della prima stella

I mezzi tecnici per misurazione precisa angoli e distanze, ma le persone hanno cercato a lungo di sistematizzare e ordinare le stelle almeno in qualche modo. E anche se gli strumenti utilizzati dall'astronomia antica non ci permettevano di determinare le coordinate delle stelle nella forma digitalizzata che ci è familiare, ciò è stato più che compensato dall'immaginazione.

Fin dall'antichità gli abitanti di tutte le parti del mondo dividevano le stelle in gruppi chiamati costellazioni. Molto spesso, alle costellazioni venivano dati nomi in base a somiglianza esterna con determinati oggetti. Quindi gli slavi chiamavano semplicemente la costellazione dell'Orsa Maggiore un mestolo.

Ma massima distribuzione ha ricevuto i nomi delle costellazioni, dati in onore dei personaggi dell'antica epopea greca. È possibile, anche se con una certa forzatura, dire che i nomi delle costellazioni e delle stelle nel cielo sono le loro prime coordinate primitive.

Perle del cielo

Gli astronomi non hanno ignorato le stelle luminose più belle. Ricevettero anche nomi in onore degli dei e degli eroi ellenici. Quindi le costellazioni alfa e beta dei Gemelli sono chiamate rispettivamente Castore e Polluce, dai nomi dei figli di Zeus, il Tonante, nati dopo la sua prossima avventura amorosa.

La stella Algol, alfa, merita un'attenzione speciale. Secondo la leggenda, questo eroe, dopo aver sconfitto il demone del cupo Tartaro in una battaglia mortale: la gorgone Medusa, che trasforma tutti gli esseri viventi in pietra con il suo sguardo, portò con sé la sua testa. come una sorta di arma (gli occhi anche di una testa mozzata continuavano a "funzionare"). Quindi, la stella Algol è l'occhio di questa stessa costellazione, e questo non è del tutto casuale. Gli osservatori dell'antica Grecia notarono cambiamenti periodici nella luminosità di Algol (doppio sistema stellare, le cui componenti si sovrappongono periodicamente per un osservatore terreno).

Naturalmente la stella “ammiccante” è diventata l'occhio del mostro delle fiabe. Coordinate della stella Algol nel cielo: ascensione retta - 3 ore 8 minuti, declinazione +40°.

Calendario celeste

Ma non dobbiamo dimenticare che la Terra ruota non solo attorno al proprio asse. Ogni 6 mesi appare un pianeta dall'altra parte del Sole. L'immagine del cielo notturno cambia naturalmente. Questo è stato a lungo utilizzato dagli astronomi definizione precisa le stagioni. Ad esempio, nel Antica Roma Gli studenti non vedevano l'ora che Sirio apparisse nel cielo mattutino (il suo nome tra i romani era Vacanze), perché in questi giorni venivano mandati a casa a riposare. Come puoi vedere, il nome stellare di queste foglie studentesche è stato conservato fino ad oggi.

Oltre alle vacanze scolastiche, la posizione degli oggetti nel cielo determinava l'inizio e la fine della navigazione marittima e fluviale, e dava luogo a campagne militari e attività agricole. Gli autori dei primi calendari dettagliati in parti differenti Furono gli astrologi, gli osservatori delle stelle e i sacerdoti del tempio a venire alla luce e ad imparare a determinare con precisione le coordinate delle stelle. In tutti i continenti, dove si trovano i resti di antiche civiltà, vengono rinvenuti interi complessi di pietra, costruiti per e misurazioni.

Sistema di coordinate orizzontali

Mostra le coordinate delle stelle e di altri oggetti sulla sfera celeste nella modalità “qui e ora” rispetto all'orizzonte. La prima coordinata è l'altezza dell'oggetto sopra l'orizzonte. Il valore angolare è misurato in gradi. Valore massimo +90° (zenit). Le coordinate dei luminari situati sulla linea dell'orizzonte hanno un valore di coordinata zero. Infine, gli oggetti situati al punto nadir o ai piedi dell’osservatore hanno un valore di altezza minima di -90°, lo zenit è il contrario.

La seconda coordinata è l'azimut, l'angolo tra le linee orizzontali dirette verso l'oggetto e verso nord. Questo sistema è detto anche topocentrico perché le coordinate sono legate ad un punto specifico del globo.

Il sistema non è esente da difetti. Entrambe le coordinate di ciascuna stella in esso cambiano ogni secondo. Pertanto non è molto adatto per descrivere, ad esempio, la posizione delle stelle nelle costellazioni.

GLONASS e GPS stellari

Come viene utilizzato un sistema del genere? Se ti sposti attraverso il pianeta su distanze sufficientemente lunghe, l'immagine della stella cambierà sicuramente. Questo è stato notato dagli antichi marinai. Per un osservatore che si trova proprio al Polo Nord, la Stella Polare sarà allo zenit, direttamente sopra la sua testa. Ma un residente dell'equatore potrà vedere il Polare solo all'orizzonte. Muovendosi lungo i paralleli (da est a ovest), il viaggiatore noterà che cambieranno anche i punti e gli orari di alba e tramonto di alcuni oggetti celesti.

Questo è ciò che i navigatori hanno imparato a utilizzare per determinare la loro posizione negli oceani. Misurando l'angolo di elevazione sopra l'orizzonte della Stella Polare, il navigatore della nave ottenne il valore della latitudine. Utilizzando un cronometro preciso, i marinai confrontarono l'ora locale di mezzogiorno con il riferimento (Greenwich) e ottennero la longitudine. Apparentemente entrambe le coordinate terrestri non potevano essere ottenute senza calcolare le coordinate delle stelle e di altri corpi celesti.

Nonostante tutta la sua complessità e approssimazione, il sistema descritto per determinare la posizione nello spazio serve fedelmente i viaggiatori da più di due secoli.

Primo sistema di coordinate stellari equatoriali

In esso, le coordinate celesti sono legate sia alla superficie della terra che ai punti di riferimento nel cielo. La prima coordinata è la declinazione. Viene misurato l'angolo tra la linea diretta verso la stella e il piano dell'equatore (il piano perpendicolare all'asse del mondo - la linea di direzione verso la stella polare). Pertanto, per gli oggetti stazionari nel cielo, come le stelle, questa coordinata rimane sempre la stessa.

La seconda coordinata nel sistema sarà l'angolo tra la direzione della stella e il meridiano celeste (il piano in cui si intersecano l'asse del mondo e il filo a piombo). Pertanto, la seconda coordinata dipende dalla posizione dell'osservatore sul pianeta, nonché dal momento nel tempo.

L'uso di questo sistema è molto specifico. Viene utilizzato durante l'installazione e il debug dei meccanismi dei telescopi montati su piattaforme rotanti. Un tale dispositivo può “seguire” gli oggetti che ruotano insieme alla cupola celeste. Questo viene fatto per aumentare il tempo di esposizione quando si fotografano aree del cielo.

Equatoriale n. 2 stellare

Come vengono determinate le coordinate delle stelle sulla sfera celeste? Per questo esiste un secondo sistema equatoriale. I suoi assi sono immobili rispetto agli oggetti spaziali distanti.

La prima coordinata, come il primo sistema equatoriale, è l'angolo tra la stella e il piano dell'equatore celeste.

La seconda coordinata è chiamata ascensione retta. Questo è l'angolo tra due linee che giacciono sul piano dell'equatore celeste e che si intersecano nel punto della sua intersezione con l'asse del mondo. La prima linea è posta al punto dell'equinozio di primavera, la seconda al punto di proiezione del luminare sull'equatore celeste.

L'angolo di ascensione retta è tracciato lungo l'arco dell'equatore celeste in senso orario. Può essere misurato sia in gradi da 0° a 360°, sia nel sistema ore:minuti. Ogni ora equivale a 15 gradi.

Il diagramma mostra come misurare l'ascensione retta di una stella.

Quali altre coordinate stellari ci sono?

Per determinare la nostra posizione tra le altre stelle, nessuno dei sistemi di cui sopra è adatto. Gli scienziati registrano le posizioni dei luminari più vicini nel sistema di coordinate eclittiche. Si differenzia dal secondo equatoriale in quanto il piano base è il piano dell’eclittica (il piano in cui giace l’orbita della Terra attorno al Sole).

E infine, per determinare la posizione di oggetti ancora più distanti, come galassie e nebulose, viene utilizzato il sistema di coordinate galattiche. Non è difficile indovinare che il piano della galassia sia preso come base. via Lattea(questo è il nome della nostra galassia a spirale nativa).

È tutto così perfetto?

Non proprio. Le coordinate della stella polare, cioè la declinazione, sono 89 gradi 15 minuti. Ciò significa che è quasi ad un grado di distanza dal polo. Per la navigazione, se una persona smarrita cerca una strada, questa soluzione è l'ideale, ma per pianificare la rotta di una nave che deve percorrere migliaia di miglia, è stato necessario fare un aggiustamento.

E l'immobilità delle stelle è un fenomeno apparente. Mille anni fa (un bel po' per gli standard cosmici) le costellazioni avevano contorni completamente diversi.

Quindi gli scienziati per molto tempo non sono riusciti a determinare perché nella piramide di Cheope un tunnel inclinato va dalla camera sepolcrale alla superficie di una delle facce. L'astronomia è venuta in soccorso. Le coordinate del più stelle luminose V periodi diversi il tempo è stato calcolato a fondo e gli astronomi hanno suggerito che durante la costruzione della piramide, esattamente sulla linea in cui “guarda” questo tunnel, c'era la stella Sirio - un simbolo del dio Osiride, un segno di vita eterna.

L'astronomia lo è il mondo intero, ricco di bellissime immagini. Questa straordinaria scienza aiuta a trovare risposte alle domande più importanti della nostra esistenza: conoscere la struttura dell'Universo e il suo passato, sistema solare, sul modo in cui la Terra ruota e molto altro ancora. Esiste un legame speciale tra astronomia e matematica, perché le previsioni astronomiche sono il risultato di calcoli rigorosi. In effetti, molti problemi dell'astronomia divennero possibili da risolvere grazie allo sviluppo di nuove branche della matematica.

Da questo libro il lettore imparerà come viene misurata la posizione dei corpi celesti e la distanza tra loro, nonché come fenomeni astronomici, durante il quale gli oggetti spaziali occupano una posizione speciale nello spazio.

Se il pozzo, come tutti i pozzi normali, fosse diretto verso il centro della Terra, la sua latitudine e longitudine non cambierebbero. Gli angoli che determinano la posizione di Alice nello spazio sono rimasti invariati, è cambiata solo la sua distanza dal centro della Terra. Quindi Alice non doveva preoccuparsi.

Opzione uno: altitudine e azimut

Il modo più comprensibile per determinare le coordinate sulla sfera celeste è indicare l'angolo che determina l'altezza della stella sopra l'orizzonte e l'angolo tra la linea retta nord-sud e la proiezione della stella sulla linea dell'orizzonte - azimut ( vedere la figura seguente).

COME MISURARE MANUALMENTE GLI ANGOLI

Un dispositivo chiamato teodolite viene utilizzato per misurare l'altitudine e l'azimut di una stella.

Tuttavia, esiste un modo molto semplice, anche se non molto preciso, per misurare manualmente gli angoli. Se allunghiamo la mano davanti a noi, il palmo indicherà un intervallo di 20°, il pugno - 10°, pollice-2°, mignolo -1°. Questo metodo può essere utilizzato sia dagli adulti che dai bambini, poiché la dimensione del palmo di una persona aumenta in proporzione alla lunghezza del suo braccio.

Opzione due, più conveniente: declinazione e angolo orario

Determinare la posizione di una stella utilizzando azimut e altitudine non è difficile, ma questo metodo presenta un grave inconveniente: le coordinate sono legate al punto in cui si trova l'osservatore, quindi la stessa stella, se osservata da Parigi e Lisbona, avrà coordinate diverse, poiché le linee dell'orizzonte in queste città saranno posizionate diversamente. Di conseguenza, gli astronomi non potranno utilizzare questi dati per scambiare informazioni sulle loro osservazioni. Pertanto, esiste un altro modo per determinare la posizione delle stelle. Utilizza coordinate che ricordano la latitudine e la longitudine della superficie terrestre, che gli astronomi possono utilizzare in qualsiasi punto globo. Questo metodo intuitivo tiene conto della posizione dell'asse di rotazione terrestre e presuppone che la sfera celeste ruoti intorno a noi (per questo motivo nell'Antichità l'asse di rotazione terrestre era chiamato axis mundi). In realtà, ovviamente, è vero il contrario: anche se ci sembra che sia il cielo a ruotare, in realtà è la Terra a ruotare da ovest a est.

Consideriamo un piano che taglia la sfera celeste perpendicolare all'asse di rotazione passante per il centro della Terra e la sfera celeste. Questo piano si intersecherà superficie terrestre lungo il cerchio massimo - l'equatore terrestre, così come la sfera celeste - lungo il suo cerchio massimo, che è chiamato equatore celeste. La seconda analogia con i paralleli e i meridiani terrestri sarebbe il meridiano celeste, passante per due poli e situato su un piano perpendicolare all'equatore. Poiché tutti i meridiani celesti, come quelli terrestri, sono uguali, il primo meridiano può essere scelto arbitrariamente. Scegliamo come meridiano zero il meridiano celeste che passa per il punto in cui si trova il Sole nel giorno dell'equinozio di primavera. La posizione di qualsiasi stella e corpo celestialeè determinata da due angoli: declinazione e ascensione retta, come mostrato nella figura seguente. La declinazione è l'angolo tra l'equatore e la stella, misurato lungo il meridiano di un luogo (da 0 a 90° oppure da 0 a -90°). L'ascensione retta è l'angolo compreso tra l'equinozio di primavera e il meridiano della stella, misurato lungo l'equatore celeste. A volte, al posto dell'ascensione retta, si utilizza l'angolo orario, ovvero l'angolo che determina la posizione dell'astro rispetto al meridiano celeste del punto in cui si trova l'osservatore.

Il vantaggio del secondo sistema di coordinate equatoriali (declinazione e ascensione retta) è evidente: queste coordinate rimarranno invariate indipendentemente dalla posizione dell'osservatore. Inoltre, tengono conto della rotazione della Terra, il che permette di correggere le distorsioni che essa introduce. Come abbiamo già detto, la rotazione apparente della sfera celeste è causata dalla rotazione della Terra. Un effetto simile si verifica quando siamo seduti su un treno e vediamo un altro treno che si muove accanto a noi: se non guardiamo la banchina, non possiamo determinare quale treno abbia effettivamente iniziato a muoversi. Abbiamo bisogno di un punto di partenza. Ma se invece di due treni consideriamo la Terra e la sfera celeste, trovare un ulteriore punto di riferimento non sarà così facile.

Nel 1851 un francese Jean Bernard Léon Foucault (1819–1868) ha condotto un esperimento che dimostra il movimento del nostro pianeta rispetto alla sfera celeste.

Ha sospeso un carico del peso di 28 chilogrammi su un filo lungo 67 metri sotto la cupola del Pantheon parigino. Le oscillazioni del pendolo di Foucault duravano 6 ore, il periodo di oscillazione era di 16,5 secondi, la deflessione del pendolo era di 11° all'ora. In altre parole, nel tempo, il piano di oscillazione del pendolo si è spostato rispetto all'edificio. È noto che i pendoli si muovono sempre sullo stesso piano (per verificarlo basta appendere un mazzo di chiavi a una corda e osservarne le vibrazioni). Pertanto, la deviazione osservata potrebbe essere causata da un solo motivo: l'edificio stesso, e quindi l'intera Terra, ruotava attorno al piano di oscillazione del pendolo. Questo esperimento divenne la prima prova oggettiva della rotazione della Terra e in molte città furono installati pendoli di Foucault.

La Terra, che appare immobile, ruota non solo sul proprio asse, compiendo un giro completo in 24 ore (equivalente ad una velocità di circa 1600 km/h, cioè 0,5 km/s se siamo all'equatore) , ma anche attorno al Sole , compiendo una rivoluzione completa in 365,2522 giorni (da velocità media circa 30 km/s, cioè 108.000 km/h). Inoltre, il Sole ruota rispetto al centro della nostra galassia, completando una rivoluzione completa ogni 200 milioni di anni e muovendosi ad una velocità di 250 km/s (900.000 km/h). Ma non è tutto: la nostra galassia si sta allontanando dal resto. Pertanto, il movimento della Terra è più simile a una vertiginosa giostra in un parco di divertimenti: giriamo su noi stessi, ci muoviamo nello spazio e descriviamo una spirale a una velocità vertiginosa. Allo stesso tempo, ci sembra di essere fermi!

Sebbene in astronomia vengano utilizzate altre coordinate, i sistemi che abbiamo descritto sono i più popolari. Resta da rispondere ultima domanda: come convertire le coordinate da un sistema all'altro? Il lettore interessato troverà nell'applicazione una descrizione di tutte le trasformazioni necessarie.

MODELLO DELL'ESPERIMENTO DI FOUCAULT

Invitiamo il lettore a condurre un semplice esperimento. Prendiamo una scatola rotonda e incolliamo sopra un foglio di cartone spesso o compensato, sul quale fisseremo una piccola cornice a forma di porta da calcio, come mostrato in figura. Mettiamo una bambola nell'angolo del lenzuolo, che svolgerà il ruolo di osservatore. Leghiamo un filo alla barra orizzontale del telaio, sulla quale fissiamo il platino.

Spostiamo di lato il pendolo risultante e rilasciamolo. Il pendolo oscillerà parallelamente ad una delle pareti della stanza in cui ci troviamo. Se iniziamo a ruotare dolcemente il foglio di compensato insieme alla scatola rotonda, vedremo che il telaio e la bambola inizieranno a muoversi rispetto alla parete della stanza, ma il piano di oscillazione del pendolo sarà comunque parallelo alla il muro.

Se ci immaginiamo come una bambola, vedremo che il pendolo si muove rispetto al pavimento, ma allo stesso tempo non saremo in grado di sentire il movimento della scatola e del telaio su cui è fissata. Allo stesso modo, quando osserviamo un pendolo in un museo, ci sembra che il piano delle sue oscillazioni si stia spostando, ma in realtà noi stessi ci stiamo spostando insieme all'edificio del museo e all'intera Terra.

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